DE102012218140A1 - Calibration element e.g. diaphragm for use in wet calibration device of extrusion apparatus for extruding plastic profile for window, has mechanical scraper which is arranged in extrusion direction of plastic profile - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kalibrierelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Kalibrierverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10. The invention relates to a calibration element having the features of claim 1 and a calibration method having the features of
Kunststoffprofile aus thermoplastischen Kunststoffen werden mittels Extrusion hergestellt. Dabei werden für die Formgebung eines Kunststoffprofils eine Düse und eine Kalibrierung verwendet. Plastic profiles made of thermoplastic materials are manufactured by extrusion. In this case, a nozzle and a calibration are used for the shaping of a plastic profile.
Kalibrierungen für die Herstellung von Kunststoffprofilen, z.B. Fensterprofilen, weisen üblicherweise eine Trocken- und eine Nasskalibrierungsvorrichtung auf, wobei das heiße Extrudat nach dem Austritt aus der Düse zunächst die Trockenkalibrierungs- und anschließend die Nasskalibrierungsvorrichtung durchläuft. Am Ende der Kalibrierung und nach vollständigem Abkühlen des Kunststoffprofils auf Raumtemperatur muss das Kunststoffprofil die gewünschte Kontur aufweisen. Calibrations for the production of plastic profiles, e.g. Window profiles, usually have a dry and a wet calibration device, the hot extrudate after exiting the nozzle first passes through the Trockenkalibrierungs- and then the Naßkalibrierungsvorrichtung. At the end of the calibration and after complete cooling of the plastic profile to room temperature, the plastic profile must have the desired contour.
Die Nasskalibrierungsvorrichtung weist mehrere hintereinander angeordnete Vakuumtanks zur weitgehenden Abkühlung des Kunststoffprofils auf, nachdem dieses bereits teilweise in der Trockenkalibrierung abgekühlt worden ist. In der Nasskalibrierungsvorrichtung sind in Abständen von eingangs ca. 100 mm bis ausgangs ca. 500 mm Kalibrierelemente (sogenannte Kurzkalibratoren oder Blenden) angeordnet, welche jeweils eine Durchgangsöffnung aufweisen, die weitgehend der Geometrie des Kunststoffprofils entspricht. The wet calibration device has a plurality of vacuum tanks arranged one behind the other for substantially cooling the plastic profile, after it has already been partially cooled in the dry calibration. In the wet calibration device, approximately 500 mm calibration elements (so-called short calibrators or diaphragms) are arranged at intervals of approximately 100 mm at the outset, each having a passage opening which largely corresponds to the geometry of the plastic profile.
Die Vakuumtanks sind grundsätzlich allseitig geschlossen, und weisen nur an den Stirnseiten Öffnungen für den Ein- und Austritt des Kunststoffprofils auf. Die Vakuumtanks werden mit Unterdruck in einer Größenordnung von ca. 30 bis 200 mbar beaufschlagt, wodurch das Kunststoffprofil geringfügig „aufgebläht“ wird und sich an die Durchgangsöffnungen der Kalibrierelemente anlegt. The vacuum tanks are basically closed on all sides, and have openings for the entry and exit of the plastic profile only at the end faces. The vacuum tanks are subjected to negative pressure in the order of about 30 to 200 mbar, whereby the plastic profile is slightly "inflated" and applies to the through holes of the calibration.
Das Kunststoffprofil kühlt somit in einer definierten Gestalt ab, so dass die Formhaltigkeit gewährleistet wird. Das Kühlwasser durchfließt die Vakuumtanks ausgehend von wenigen Zuleitungen bis zu wenigen Ableitungen. Der Unterdruck in den Vakuumtanks muss nur über einen Unterdruckanschluss aufgebracht werden und wirkt dann in allen Vakuumtank-Innenräumen. The plastic profile thus cools in a defined shape, so that the shape retention is ensured. The cooling water flows through the vacuum tanks from a few supply lines to a few outlets. The vacuum in the vacuum tanks only has to be applied via a vacuum connection and then acts in all vacuum tank interiors.
Der Fertigungsaufwand für die Kalibrierelemente ist vergleichsweise gering, weil diese keine Versorgungs- und Verteilbohrungen für Unterdruck und Kühlwasser benötigen. The production costs for the calibration elements are comparatively low because they do not require supply and distribution holes for underpressure and cooling water.
Die der Nasskalibrierungsvorrichtung vorgeschaltete Trockenkalibrierungsvorrichtung weist bis zu acht Kalibrierelemente auf. Diese Kalibrierelemente weisen jeweils Laufflächen auf, die in etwa der Kontur des Kunststoffprofils entsprechen. Es bestehen jedoch im Detail maßliche bzw. geometrische Unterschiede, um der Längenreduzierung mit abnehmender Temperatur des Kunststoffes zu folgen und um den Verzug infolge unterschiedlicher Abkühlgeschwindigkeiten auszugleichen. The wet calibration device upstream of the dry calibration device has up to eight calibration elements. These calibration elements each have running surfaces which correspond approximately to the contour of the plastic profile. However, there are in detail dimensional or geometric differences to follow the length reduction with decreasing temperature of the plastic and to compensate for the delay due to different cooling rates.
Die Trockenkalibrierungsvorrichtungen werden mit Unterdruck und mit Kühlwasser versorgt. Der an den Laufflächen der Kalibrierelemente anliegende Unterdruck bewirkt, dass das Kunststoffprofil an die Laufflächen angesaugt wird. Der Unterdruck wirkt dabei z.B. über sogenannte Vakuumschlitze zwischen dem Kunststoffprofil und den Kalibrierelementen und sorgt dafür, dass das Kunststoffprofil spielfrei an den Lauffläche anliegt, so dass das Kunststoffprofil eine definierte Außenkontur einnimmt. Über Anschluss- und Verteilbohrungen wird innerhalb der Kalibrierungsvorrichtung eine Strömungsverbindung zu Vakuumpumpen hergestellt. Außerhalb der Trockenkalibrierungsvorrichtungen erfolgt die Übertragung des Unterdrucks mittels Schläuchen und Anschlussstellen. The dry calibration devices are supplied with negative pressure and with cooling water. The negative pressure applied to the running surfaces of the calibration elements causes the plastic profile to be sucked onto the running surfaces. The negative pressure acts e.g. via so-called vacuum slots between the plastic profile and the calibration and ensures that the plastic profile rests without play on the tread, so that the plastic profile occupies a defined outer contour. Via connection and distribution bores, a flow connection to vacuum pumps is established within the calibration device. Outside the dry calibration devices, the vacuum is transmitted by means of hoses and connection points.
Infolge des engen Kontaktes des Kunststoffprofils mit den Laufflächen zur Trockenkalibrierungsvorrichtung erfolgt eine Wärmeübertragung vom heißen Kunststoffprofil auf die kalte Trockenkalibrierungsvorrichtung. Due to the close contact of the plastic profile with the running surfaces for Trockenkalibrierungsvorrichtung takes place a heat transfer from the hot plastic profile to the cold Trockenkalibrierungsvorrichtung.
Um ein Ansteigen der Temperatur der Trockenkalibrierungsvorrichtungen zu verhindern oder wenigstens zu minimieren, werden diese gekühlt, meist kontinuierlich. Dies erfolgt, indem Kühlwasser durch nahe an der Lauffläche liegende Kühlkanäle geleitet wird. Jeder dieser Kühlkanäle benötigt eine Zuleitung und eine Ableitung für das Kühlwasser, wobei jedoch mehrere Kühlkanäle zusammengefasst werden können. Somit sind für jeden Kühlkreis zwei Wasseranschlüsse erforderlich, jeweils für die Zuleitung und für die Ableitung. In order to prevent or at least minimize an increase in the temperature of the dry calibration devices, they are cooled, usually continuously. This is done by passing cooling water through cooling channels close to the tread. Each of these cooling channels requires a supply line and a discharge for the cooling water, but several cooling channels can be combined. Thus, two water connections are required for each cooling circuit, each for the supply line and for the discharge.
Das Kühlwasser wird normalerweise in einem Kühlkreislauf verwendet, d.h. es nimmt im Bereich der Kalibrierung Wärme auf und diese wird durch eine Kühlvorrichtung wieder entzogen. The cooling water is normally used in a refrigeration cycle, i. it absorbs heat in the area of the calibration and this is withdrawn by a cooling device.
Die Kühlwasser-Aufbereitung (Kühlgerät, Umwälzpumpen, Kühlwasser-Zentraltank, Filter-Anlagen etc.) ist in einem Bereich der Extrusionsanlage zusammengefasst, wobei zwischen der Kühlwasser-Aufbereitung und den Kühlwasser-Verbrauchern (Extrusionslinien mit Kalibriervorrichtung) meistens eine räumliche Trennung vorliegt. The cooling water treatment (cooling unit, circulating pumps, cooling water central tank, filter systems, etc.) is summarized in one area of the extrusion plant, where there is usually a spatial separation between the cooling water treatment and the cooling water consumers (extrusion lines with calibration).
Die Kühlwasserversorgung umfasst geschlossene oder offene Verbindungsleitungen (Rohrleitungen und oder kanal-ähnliche Gerinne). In einem Speichertank wird eine größere Kühlwassermenge gelagert. Dieser Speichertank ist so ausgelegt, dass mehrere Extrusionslinien versorgt werden können und dass je nach Produktionserfordernissen nur wenige oder auch alle Extrusionslinien zur gleichen Zeit produzieren können. The cooling water supply includes closed or open connection pipes (pipelines and / or channel-like channels). In a storage tank is a larger Cooling water stored. This storage tank is designed to supply multiple extrusion lines and, depending on production requirements, only a few or all extrusion lines can produce at the same time.
Die Speicherkapazität beträgt üblicherweise etwa 10 bis 200 m3 je nach Anzahl der zu versorgenden Extrusionslinien. Im Sinne eines sparsamen Umgangs mit dem Kühlwasser, wird dieses üblicherweise ein bis drei Monate verwendet. Offene Kühlwasserkreisläufe (Wasser hat Kontakt mit Luft, Gerinneströmung) sind dabei sehr häufig anzutreffen. The storage capacity is usually about 10 to 200 m 3, depending on the number of extrusion lines to be supplied. In the sense of economical use of the cooling water, this is usually used for one to three months. Open cooling water circuits (water has contact with air, channel flow) are very common.
Erfahrungsgemäß ist das Kühlwasser infolge der vergleichsweise langen Verwendungsdauer in der Extrusionsanlage häufig durch organische und / oder anorganische Verunreinigungen (z.B. Partikel) verschmutzt. Erkennbar ist dies daran, dass das Kühlwasser meistens leicht bis stark trüb ist. Experience has shown that the cooling water is often contaminated by organic and / or inorganic contaminants (e.g., particles) due to the relatively long duration of use in the extrusion line. This is recognizable because the cooling water is usually slightly to very cloudy.
Insbesondere im Bereich der Vakuumtanks hat das Kunststoffprofil direkten Kontakt zum Kühlwasser. Partikel aus dem Kühlwasser, z.B. Sand- oder Kalkteilchen, können sich an den empfindlichen Laufflächen der Kalibrierelemente oder an deren Einlaufkante anlagern, wodurch dann an der Kunststoffprofiloberfläche Kratzer verursacht werden. Störend sind derartige Kratzer hauptsächlich an den Sichtflächen von Kunststoffprofilen. Das sind jene Flächen der Kunststoffprofile, die z.B. im fertig eingebauten Fenster nach innen in den Raum oder nach außen ins Freie orientiert sind. Especially in the field of vacuum tanks, the plastic profile has direct contact with the cooling water. Particles from the cooling water, e.g. Sand or lime particles can accumulate on the sensitive running surfaces of the calibration elements or on their leading edge, which then causes scratches on the plastic profile surface. Disturbing such scratches are mainly on the visible surfaces of plastic profiles. These are those surfaces of the plastic profiles, e.g. in the fully installed window are oriented inward in the room or outward to the outside.
Die eingesetzten Filteranlagen für das Kühlwasser reichen in der Regel nicht aus, um derartige Kratzer zuverlässig zu vermeiden, weil kaum alle Partikel ausgefiltert werden können. The filter systems used for the cooling water are usually not sufficient to reliably avoid such scratches, because hardly all particles can be filtered out.
Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, das diese Probleme minimiert. It is therefore an object to provide an apparatus and a method which minimizes these problems.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by a device having the features of claim 1.
Durch die Verwendung eines mechanischen und / oder strömungsmechanischen Mittels zur Entfernung und / oder Fernhalten von Partikeln von einer Oberfläche des Kunststoffprofils werden mechanische Schädigungen der Oberfläche vermieden. By using a mechanical and / or fluid mechanical means for removing and / or keeping away particles from a surface of the plastic profile, mechanical damage to the surface is avoided.
Dabei können die verschiedenen mechanischen und / oder strömungsmechanischen Mittel zur Entfernung und / oder Fernhalten von Partikeln von einer Oberfläche des Kunststoffprofils insbesondere als eine Zusatzvorrichtungen zu herkömmlichen Blenden zur Formgebung von Kunststoffprofilen ausgebildet sein, welche in einem Vakuumtank zum Kalibrieren eingesetzt werden. Damit kann verhindert werden, dass sich z.B. im Kühlwasser schwebende Partikel (z.B. Schmutz) ortsfest an Laufflächen der Kalibrierelemente anlagern können, so dass die Partikel keine Kratzer auf der empfindlichen Kunststoffprofiloberfläche hinterlassen können. In this case, the various mechanical and / or fluidic means for removing and / or keeping particles away from a surface of the plastic profile can be designed in particular as an additional device to conventional diaphragms for shaping plastic profiles, which are used in a vacuum tank for calibration. This can be prevented that, e.g. particles floating in the cooling water (for example dirt) can be fixedly attached to running surfaces of the calibration elements, so that the particles can not leave scratches on the sensitive plastic profile surface.
Vorteilhaft ist es, wenn eine Düsenvorrichtung zur gezielten Anströmung einer Oberfläche des Kunststoffprofils verwendet wird, wobei die Anströmung nur Richtungskomponenten aufweist, die von dem Kalibrierelement wegzeigen oder parallel zur ihm liegen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn Düsenvorrichtung von einer im Wesentlichen gegen die Extrusionsrichtung gerichteten Kühlwasserströmung (K) durchströmbar ist, da so die ohnehin vorhandene Kühlwasserströmung dazu verwendet werden kann, Partikel von dem Kalibrierelement fernzuhalten. It is advantageous if a nozzle device is used for the targeted flow of a surface of the plastic profile, wherein the flow has only directional components that point away from the calibration or parallel to him. It is particularly advantageous if the nozzle device can be flowed through by a cooling water flow (K) directed essentially against the extrusion direction, since in this way the already existing cooling water flow can be used to keep particles away from the calibration element.
Durch die Anströmung einer Oberfläche des Kunststoffprofils mit Kühlwasser, insbesondere entlang der Sichtfläche des Kunststoffprofils werden an der Sichtfläche angelagerte Partikel vor dem Kontakt mit der Lauffläche der Blende aufwirbelt und / oder wegspült. Due to the flow of a surface of the plastic profile with cooling water, in particular along the visible surface of the plastic profile particles deposited on the visible surface are stirred up before contact with the running surface of the diaphragm and / or rinsed away.
Zusätzlich oder alternativ ist es vorteilhaft, wenn mindestens ein bewegliches Führungselement für eine Oberfläche des Kunststoffprofils, insbesondere zum selbsttätigen Abrollen auf der Oberfläche vorgesehen ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn das mindestens eine bewegliche Führungselement als Rolle, insbesondere mit einer balligen Außenkontur ausgebildet ist. Dabei kann die Eintauchtiefe des mindestens einen beweglichen Führungselementes gegenüber dem Kunststoffprofil einstellbar ausgebildet sein. Additionally or alternatively, it is advantageous if at least one movable guide element is provided for a surface of the plastic profile, in particular for automatic unrolling on the surface. It is particularly advantageous if the at least one movable guide element is designed as a roller, in particular with a convex outer contour. In this case, the immersion depth of the at least one movable guide element relative to the plastic profile can be made adjustable.
Zusätzlich oder alternativ weist das Kalibrierelement einen mechanischen Abstreifer für eine Oberfläche des Kunststoffprofils auf. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der mindestens eine mechanische Abstreifer ein weichelastisches Element zur Kontaktierung der Oberfläche des Kunststoffprofils aufweist. Additionally or alternatively, the calibration element has a mechanical wiper for a surface of the plastic profile. It is advantageous if the at least one mechanical wiper has a soft elastic element for contacting the surface of the plastic profile.
Die Aufgabe wird auch durch ein mechanisches und / oder strömungsmechanisches Mittel zur Entfernung und / oder Fernhalten von Partikeln von einer Oberfläche des Kunststoffprofils zur Verhinderung von mechanischen Schädigungen der Oberfläche gelöst, das besonders zur Verwendung zusammen mit einem Kalibrierelement nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet und eingerichtet ist. The object is also achieved by a mechanical and / or fluid mechanical means for removing and / or keeping particles away from a surface of the plastic profile to prevent mechanical damage to the surface, particularly for use with a calibration element according to at least one of claims 1 to 8 is designed and furnished.
Ferner wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Furthermore, the object is also achieved by a method having the features of
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Figuren erläutert. Dabei zeigt: Embodiments of the invention will be explained with reference to figures. Showing:
Die vorliegende Erfindung betrifft Kalibrierelemente
Dabei werden beispielhaft Ausführungsformen beschrieben, die jede einzeln für sich oder gemeinsam in Kombination angewendet werden können. In this case, embodiments are described by way of example, which individually can be used individually or together in combination.
Wegspülen von Partikeln Washing away particles
In der Ausführungsform gemäß
In
Der Kühlwasserdurchlauf erfolgt hier entgegen der Extrusionsrichtung E, also von links nach rechts. Das Kühlwasser Kein wird in die äußerst linke Kammer eingeleitet, strömt durch hier nicht eingezeichnete Bohrungen oder Durchbrüche in den Kalibrierelementen
In
Die Kühlwasserzufuhr Kein wird mittels eines Hahns oder durch den Strömungswiderstand in der Zuleitung so gesteuert, dass weitgehend unabhängig vom Unterdruck im Vakuumtank ein bestimmter Durchsatz, etwa im Bereich von 0,2 bis 1 m3/h pro 1 m Tanklänge, erfolgt. The cooling water supply K a is controlled by means of a tap or by the flow resistance in the supply line so that largely independent of the negative pressure in the vacuum tank, a certain throughput, for example in the range of 0.2 to 1 m 3 / h per 1 m tank length occurs.
An der Absaugöffnung rechts wird ein Unterdruck im Bereich von etwa 0,05 bis 0,2 bar angelegt, welcher sich von Kammer zu Kammer nach links bis zur Kühlwasserzuführung verringert. At the suction opening on the right, a negative pressure in the range of about 0.05 to 0.2 bar is applied, which decreases from chamber to chamber to the left to the cooling water supply.
Die Druckdifferenz zwischen benachbarten Kammern ergibt sich aus dem Kühlwasserdurchsatz und dem Strömungswiderstand in den Durchbrüchen der Blenden. The pressure difference between adjacent chambers results from the cooling water flow rate and the flow resistance in the apertures of the aperture.
Die mitgeförderte Luft hat zusätzlich einen geringen Einfluss. Der Unterdruck oder alternativ die zugeführte Kühlwassermenge werden so eingestellt, dass in keiner Kammer ein Überdruck vorliegt, denn dieser würde ja das Kunststoffprofil „zusammendrücken“ und ebene Flächen in unzulässiger Weise nach innen verwölben, was dem Zweck der Kalibrierung grundlegend widerspricht. The transported air additionally has a small influence. The negative pressure or alternatively the supplied amount of cooling water are adjusted so that there is no pressure in any chamber, because this would indeed "squeeze" the plastic profile and warping flat surfaces in an inadmissible manner inward, which fundamentally contradicts the purpose of the calibration.
In
Eine Wasserströmung kann z.B. gegen die Extrusionsrichtung E des Kunststoffprofils
In den Kalibrierelementen
Infolge des in einer stromaufwärtigen Kammer angelegten Unterdrucks besteht in den Kammern ein Druckgefälle: Der Absolutdruck P in den Kammern sinkt von links nach rechts (d.h. entgegen der Extrusionsrichtung), P1 < P2 < P3. Das Kühlwasser wird somit durch die schräg verlaufenden Düsen
In
In
Bei einer Analyse der Häufigkeit von störenden Kratzern auf Kunststoffprofilen
In beiden Fällen gleitet die Kunststoffprofiloberfläche an diesen Verunreinigungen entlang, was zu Kratzern führt. Je härter dieses Partikel
Bewegliches Führungselement Movable guide element
Alternativ oder zusätzlich können Kratzer vermieden werden, wenn sich die Partikel
Dies ist in den
Gelangen Partikel
Mechanischer Abstreifer Mechanical scraper
Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich ein mechanischer Abstreifer
Der mechanische Abstreifer
Hat sich ein Partikel
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Vakuumtank vacuum tank
- 2 2
- Kunststoffprofil Plastic profile
- 3 3
- Partikel particle
- 4 4
- Lauffläche in Kalibrierelement Tread in calibration element
- 5 5
- gezielte Anströmung auf das Kunststoffprofil targeted flow onto the plastic profile
- 10, 11 10, 11
- Kalibrierelement (Blende) in Vakuumtank Calibration element (aperture) in vacuum tank
- 20, 21 20, 21
- Öffnung in Kalibrierelement für das KunststoffprofilOpening in calibration element for the plastic profile
- 30, 31 30, 31
- Düse für Kühlwasser in Kalibrierelement Nozzle for cooling water in calibration element
- 4040
- bewegliches Führungselement für das Kunststoffprofil movable guide element for the plastic profile
- 50 50
- mechanischer Abstreifer mechanical wiper
- E e
- Extrusionsrichtung extrusion direction
- K K
- Kühlwasserstrom Cooling water flow
- Kein K a
- Kühlwasserzustrom Cooling water influx
- Kaus K off
- Kuhlwasserabfluss Kuhlwasserabfluss
Claims (10)
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